KR20060009317A - Recursive bit-stream converter and method for recursive bit-stream conversion - Google Patents

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KR20060009317A KR1020057021213A KR20057021213A KR20060009317A KR 20060009317 A KR20060009317 A KR 20060009317A KR 1020057021213 A KR1020057021213 A KR 1020057021213A KR 20057021213 A KR20057021213 A KR 20057021213A KR 20060009317 A KR20060009317 A KR 20060009317A
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

Recursive bit-stream converter (Rebic) for converting a multi-bit digital input signal to a single bit digital output signal comprising a digital low pass filter and multi-bit quantizer means in a feedback arrangement and means to serialize the digital words of the quantizer means. To obtain a non-integer Rebic factor the quantizer means comprise at least two quantizers that are successively operative to serialize their digital words to the output of the converter.

Description

순환적 비트스트림 변환기 및 신호 변환 방법{RECURSIVE BIT-STREAM CONVERTER AND METHOD FOR RECURSIVE BIT-STREAM CONVERSION}Circular bitstream converter and signal conversion method {RECURSIVE BIT-STREAM CONVERTER AND METHOD FOR RECURSIVE BIT-STREAM CONVERSION}

본 발명은 다수 비트 디지털 입력 신호를 단일 비트 디지털 출력 신호로 변환하는 순환적 비트스트림 변환기(recursive bit-stream converter; Rebic)에 관한 것으로서, 상기 변환기는 피드백 루프에서, 상기 입력 신호를 로우 패스 필터링하여 디지털 필터링된 워드를 생성하는 수단과, 상기 필터링된 워드를 양자화하는 양자화기 수단과, 양자화된 필터링된 워드를 피드백 수단을 통해 로우 패스 필터링 수단에 인가하는 수단을 포함하고, 상기 피드백 루프의 밖에서, 양자화된 필터링된 워드를 병렬-직렬 변환하여 단일 비트 디지털 출력 신호를 생성하는 수단을 더 포함한다.The present invention relates to a recursive bit-stream converter (Rebic) for converting a multi-bit digital input signal into a single bit digital output signal, wherein the converter performs a low pass filtering on the input signal in a feedback loop. Means for generating a digitally filtered word, quantizer means for quantizing the filtered word, and means for applying the quantized filtered word to a low pass filtering means via feedback means, outside of the feedback loop, And means for parallel-to-serial converting the quantized filtered words to produce a single bit digital output signal.

또한, 본 발명은 다수 비트 디지털 입력 신호를 단일 비트 디지털 출력 신호로 변환하는 방법에 관한 것으로서, 상기 입력 신호는 로우 필터 수단에 의해 로우 패스 필터링되어 디지털 필터링된 워드로 되고, 디지털 필터링된 워드는 양자화기 수단에 의해 양자화되고, 로우 패스 필터 수단으로 피드백되며, 상기 방법에서, 양자화된 필터링된 워드는 병렬-직렬 변환 수단에 의해 단일 비트 디지털 출력 신호로 변환된다.The present invention also relates to a method for converting a multi-bit digital input signal into a single bit digital output signal, wherein the input signal is low pass filtered by a low filter means to form a digital filtered word, and the digital filtered word is quantized. Quantized by conventional means, fed back to a low pass filter means, in which the quantized filtered word is converted into a single bit digital output signal by means of parallel-to-serial conversion means.

그러한 순환적 비트스트림 변환기의 예에 대해서는, 출원인의 종래의 유럽 특허 출원 01203770.1(PHNL010676)에 기술되어 있다.An example of such a cyclic bitstream converter is described in Applicant's prior European patent application 01203770.1 (PHNL010676).

순환적 비트스트림 변환기(Rebic)는 종래의 단일 비트 시그마 델타 변조기(single-bit sigma-delta modulator)의 일반화된 디지털 구현이며, 여기서, 고정밀도의 다수 비트 신호가 1비트 디지털 신호(비트스트림)로 변환된다. 단일 비트 시그마 델타 변조기의 주된 목적은, 신호대 잡음비를 실질적으로 감소시키지 않으면서 비트의 수를 감소시키는 것이다. 단일 비트 시그마 델타 변조기는 비트스트림의 클럭 레이트에서 동작하고, 동일한 샘플 레이트에서 출력 신호를 전달하는 단일 비트 양자화기를 갖는 루프 필터를 포함하는 반면, Rebic은 단일 비트 출력 신호를 얻기 위해 차후에 직렬화될 수 있는 복수의 비트를 각각 갖는 디지털 워드를 전달하는 양자화기에 의해 특징지워진다. 그러한 각각의 워드에 포함된 비트의 수는 Rebic 계수 q라고 지칭된다. 종래의 디지털 단일 비트 시그마 델타 변조에 비해 Rebic이 갖는 이점은, 고속 회로의 감소, 저전력 소모, 비트 스트림에서의 낮은 간섭 톤 및 높은 차수 구성에서의 증가된 안정성이다. 이들 모든 속성은, 출력 신호의 1비트 특성에도 불구하고, 내부 변조 루프에서의 신호의 다수 비트 특성의 결과이다. 보다 높은 안정성을 갖는 이유는, Rebic 시스템에서의 양자화기가 다수 레벨 속성을 갖기 때문이다. 따라서, Rebic 구성은 보다 높은 값의 Rebic 계수 q에서 특히 유용하다. 보다 높은 Rebic 계수는, 즉, 양자화기에서 보다 많은 레벨이 이용되는 것이고, 시스템의 보다 선형적인 동작은 선형 시스템의 대응하 는 안정성 특성이다.A recursive bitstream converter (Rebic) is a generalized digital implementation of a conventional single-bit sigma-delta modulator, where a high precision multi-bit signal is converted into a 1-bit digital signal (bitstream). Is converted. The main purpose of a single bit sigma delta modulator is to reduce the number of bits without substantially reducing the signal to noise ratio. Single bit sigma delta modulators include a loop filter with a single bit quantizer that operates at the clock rate of the bitstream and delivers the output signal at the same sample rate, while Rebic can be subsequently serialized to obtain a single bit output signal. It is characterized by a quantizer that carries a digital word each having a plurality of bits. The number of bits contained in each such word is called the Rebic coefficient q. Rebic's advantages over conventional digital single bit sigma delta modulation are the reduction of high speed circuitry, low power consumption, low interference tone in the bit stream, and increased stability in high order configurations. All these attributes are the result of the multiple bit characteristic of the signal in the inner modulation loop, despite the one bit characteristic of the output signal. The reason for the higher stability is that the quantizer in the Rebic system has many levels of properties. Thus, the Rebic configuration is particularly useful at higher values of Rebic coefficient q. Higher Rebic coefficients, ie, more levels are used in the quantizer, and the more linear behavior of the system is the corresponding stability characteristic of the linear system.

그러나, 시그마 델타 변조기 대신에 Rebic 구성을 이용하는 것의 단점은, 신호대 잡음비에 약간의 저하기 발생되어, q의 값을 증가시킨다는 것이다. 따라서, 신호대 잡음비에 대한 엄격한 요건이 존재하는 응용에서, 바람직하게, 순환적 비트스트림 변환기가, 실질적으로 더 낮은 Rebic 계수 q로 사용된다. 이러한 종류의 응용에서, Rebic 계수의 값은 절충안에 영향을 받는데, 즉 Rebic 계수가 보다 높고, 그 동작이 보다 선형적이면, 보다 적은 상호 변조 및 (오디오 응용에서의) 보다 적은 간섭 톤이 된다. 한편, Rebic 계수가 보다 낮으면, 보다 우수한 변환기의 신호대 잡음비가 된다.However, a disadvantage of using a Rebic configuration instead of a sigma delta modulator is that some degradation in the signal-to-noise ratio occurs, increasing the value of q. Thus, in applications where stringent requirements for signal-to-noise ratio exist, the cyclic bitstream converter is preferably used with a substantially lower Rebic coefficient q. In this kind of application, the value of the Rebic coefficient is influenced by the compromise, that is, the higher the Rebic coefficient and the more linear the operation, the less intermodulation and less interference tones (in audio applications). On the other hand, a lower Rebic coefficient results in a better signal-to-noise ratio of the converter.

발명의 개요Summary of the Invention

그러나, Rebic 계수 q는 양자화기의 레벨의 수이기 때문에, 이 계수는 정수값만을 가질 수 있다. 낮은 q 계수를 갖는 Rebic 구성을 이용하는 것의 문제점은, Rebic 계수의 2개의 연속적인 값들 사이의 단계들이 비교적 크다는 것이다. 따라서, 특히 본 발명의 목적은 비정수 유효 q 계수를 갖는 순환적 비트스트림 변환기를 제공하는 것이며, 그러므로, 본 발명의 순환적 비트스트림 변환기는, 양자화기 수단이 상이한 비트의 적어도 2개의 양자화기를 포함하며, 그 출력 워드는 연속적으로 병렬-직렬 변환되어 출력 신호를 생성하고, 동기화되어 상기 피드백 수단에 연속적으로 인가된다. However, since the Rebic coefficient q is the number of levels of the quantizer, this coefficient can have only integer values. The problem with using a Rebic configuration with a low q coefficient is that the steps between two consecutive values of the Rebic coefficient are relatively large. It is therefore an object in particular of the present invention to provide a cyclic bitstream converter having a non-integer effective q coefficient, and therefore the cyclic bitstream converter of the present invention comprises at least two quantizers of bits with different quantizer means. The output words are successively parallel-to-serial converted to produce an output signal, synchronized and applied successively to the feedback means.

이와 관련하여, "연속적으로" 하는 표현은, 변환기의 출력 신호에서 양자화 기들 중 하나의 각각의 직렬화된 워드 이후에, 다른 양자화기의 직렬화된 워드가 직접 뒤따를 필요가 있다는 것만을 의미하지 않음을 알아야 한다. 또한, 그것은 다른 양자화기가 동작하기 전에 하나 보다 많은 직렬화된 워드가 하나의 양자화기로부터 발생된다는 것을 포함한다. 또한, 그것은 각각의 양자화기가 랜덤한 시퀀스로 동작된다는 것을 포함한다.In this regard, the expression “continuously” does not mean only that after each serialized word of one of the quantizers in the output signal of the converter, the serialized word of the other quantizer needs to be followed directly. You should know It also includes that more than one serialized word is generated from one quantizer before the other quantizer operates. It also includes that each quantizer is operated in a random sequence.

비정수 유효 Rebic 계수를 갖는 변환기를 제공하는 것이 본 발명의 목적이기 때문에, 양자화기 수단이 2개의 양자화기를 포함하고, 이들 양자화기 중 하나의 비트수는 이들 양자화기 중 다른 것의 비트수보다 높은 1 유니티(unity)라는 점에서 변환기가 특징지워지는 경우에, 요구되는 회로는 가장 단순하다. 특히, 본 발명은, 순환적 비트스트림 변환기는 수퍼 오디오 CD 신호를 생성하기 위한 코드에서 이용하기 위한 것이며, 양자화기 수단은 변환기의 출력 신호에서 하나의 직렬화된 워드를 생성시에 교번적으로 동작하는 2비트 양자화기 및 3비트 양자화기를 포함한다는 점에서 특징지워질 수 있다. 수퍼 오디오 CD를 위한 코더에서의 응용을 위한 Rebic 구성이 관심의 대상인데, 그 이유는, 그의 낮은 양의 간섭 톤 때문이다. 그러나, 이러한 응용에서는, 신호재 잡음에 대한 엄격한 요건이 존재하므로, 종래의 단일 비트 시그마 델타 변조에 비교하여 신호대 잡음비에 있어서 매우 작은 희생만이 허용된다. Rebic 계수 q = 2는 사양을 충족시킬 수 있지만, 계수 q = 3은 너무 낮은 신호대 잡음비를 나타냄을 발견하였다. q = 2와 q = 3 사이의 상대적으로 큰 단계 때문에, 중간의 계수가 관심의 대상이다. 2비트 양자화기 및 3비트 양자화기가 그들의 비트를 변환기의 출력으로 전달시에 교번하는 경우, 적절한 Rebic 계수 q = 2,5가 얻어진다. 보다 높은 신호대 잡음비가 여전히 바람직한 경우, 유효 계수 q = 1,5가 선택될 수 있다. 그 경우, 출력 비트를 공급하기 위해, 1비트 양자화기 및 2비트 양자화기가 교번적으로 동작해야 한다.Since it is an object of the present invention to provide a converter with a non-integer effective Rebic coefficient, the quantizer means comprises two quantizers, where the number of bits of one of these quantizers is higher than the number of bits of the other of these quantizers. If the converter is characterized in terms of unity, the required circuit is the simplest. In particular, the present invention is directed to using a cyclic bitstream converter in code for generating a super audio CD signal, wherein the quantizer means alternately operate upon generating one serialized word in the output signal of the converter. It can be characterized in that it includes a 2-bit quantizer and a 3-bit quantizer. Rebic configurations for application in coders for super audio CDs are of interest because of their low amount of interference tones. However, in such applications, stringent requirements exist for signal ash noise, so only a very small sacrifice in signal-to-noise ratio is allowed compared to conventional single bit sigma delta modulation. It was found that the Rebic coefficient q = 2 could meet the specification, but the coefficient q = 3 showed too low signal to noise ratio. Because of the relatively large steps between q = 2 and q = 3, the intermediate coefficients are of interest. If the two-bit and three-bit quantizers alternate their bits at the output of the converter, the appropriate Rebic coefficient q = 2,5 is obtained. If a higher signal-to-noise ratio is still desired, the effective factor q = 1,5 can be chosen. In that case, in order to supply the output bits, the 1-bit quantizer and the 2-bit quantizer must operate alternately.

본 발명에 따른 제 2 단락에 기술된 방법은, 양자화기 수단이 상이한 비트의 적어도 2개의 양자화기(Q2, Q3)를 포함하고 그의 출력 워드가 병렬-직렬 변환 수단(P2, P3)에 의해 출력 신호(O)로 연속적으로 병렬-직렬 변환되고, 동기화되어 로우 패스 필터 수단으로 연속적으로 피드백되는 것을 특징으로 한다.The method described in the second paragraph according to the invention is characterized in that the quantizer means comprises at least two quantizers Q 2 , Q 3 of different bits and whose output words are parallel-to-serial conversion means P 2 , P 3. ) Is continuously parallel-to-serial converted into an output signal O, synchronized, and fed back continuously to the low pass filter means.

본 발명에 따른 방법의 이점은 비정수 Rebic 계수를 얻을 수 있으므로, 선형성, 그에 따라, 안정성과 신호대 잡음비 사이의 최적의 트레이드 오프를 달성할 수 있다는 것이다.An advantage of the method according to the invention is that a non-integer Rebic coefficient can be obtained, thus achieving an optimal tradeoff between linearity, and hence stability and signal-to-noise ratio.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 기술될 것이다.The invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 순환적 비트스트림 변환기의 제 1 실시예이다.1 is a first embodiment of a cyclic bitstream converter according to the present invention.

도 2는 도 1의 순환적 비트스트림 변환기의 동작을 명료하게 나타내기 위한 그래프이다.FIG. 2 is a graph for clearly showing the operation of the cyclic bitstream converter of FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따른 순환적 비트스트림 변환기의 제 2 실시예이다.3 is a second embodiment of a cyclic bitstream converter according to the present invention.

도 4는 도 3의 순환적 비트스트림 변환기의 동작을 명료하게 나타내기 위한 그래프이다.FIG. 4 is a graph for clearly showing the operation of the cyclic bitstream converter of FIG. 3.

도 1의 순환적 비트스트림 변환기는 디지털 로우 패스 필터 F를 포함한다. 이러한 필터는 입력 단자 I에서 샘플 레이트 fs/q의 다수 비트(예를 들면, 16비트)의 고정밀도 디지털 신호를 수신한다. 이러한 디지털 로우 패스 필터는 출원인의 유럽 특허 출원 01203770.1(PHNL010676)(본 명세서에서 참조로 인용됨)의 도 2에 기술 및 도시된 로우 패스 필터와 유사할 수 있다. 로우 패스 필터 F의 출력 워드는 2비트 양자화기(맵퍼) Q2 및 3비트 양자화기(맵퍼) Q3에 인가된다. 양자화기 Q2의 2개의 출력 비트는 가산기 B0에 인가되고, 2개의 승산기 M1 및 M2를 통해 가산기 B1에 인가되고, 2개의 또다른 승산기 M3 및 M4를 통해 가산기 B2에 인가된다. 마찬가지로, 양자화기 Q3의 3개의 출력 비트는 가산기 B3에 인가되고, 3개의 승산기 M5, M6 및 M7을 통해 가산기 B4에 인가되고, 3개의 또다른 승산기 M8, M9 및 M10을 통해 가산기 B5에 인가된다. The cyclic bitstream converter of FIG. 1 includes a digital low pass filter F. This filter receives a high precision digital signal of a plurality of bits (e.g., 16 bits) of sample rate f s / q at input terminal I. Such a digital low pass filter may be similar to the low pass filter described and shown in FIG. 2 of Applicant's European Patent Application 01203770.1 (PHNL010676), which is incorporated herein by reference. The output word of low pass filter F is applied to 2-bit quantizer (mapper) Q 2 and 3-bit quantizer (mapper) Q 3 . Two output bits of quantizer Q 2 are applied to adder B 0 , through two multipliers M 1 and M 2 to adder B 1 , and through two other multipliers M 3 and M 4 to adder B 2 . Is approved. Likewise, three output bits of quantizer Q 3 are applied to adder B 3 , and applied to adder B 4 through three multipliers M 5 , M 6 and M 7 , and three further multipliers M 8 , M 9 and It is applied to adder B 5 via M 10 .

도 1의 구성은 동기하여 스위칭되는 3개의 섹션 Sa, Sb, Sc를 갖는 스위치 S를 더 포함한다. 스위치 섹션 Sa는 가산기 B0 및 B3의 출력들을 필터 F의 피드백 입력 Ia에 교번적으로 접속한다. 스위치 섹션 Sb는 가산기 B1 및 B4의 출력들을 피드백 입력 Ib에 교번적으로 접속하고, 스위치 섹션 Sc는 가산기 B2 및 B5의 출력들을 필터 F의 피드백 입력 Ic에 교번적으로 접속한다. 3개의 피드백 신호는 A0j, A1j 및 A2j로 각각 표기된다.The configuration of FIG. 1 further includes a switch S having three sections S a , S b , S c that are synchronously switched. Switch section S a alternately connects the outputs of adders B 0 and B 3 to the feedback input I a of filter F. Switch section S b alternately connects the outputs of adders B 1 and B 4 to the feedback input I b , and switch section S c alternately connects the outputs of adders B 2 and B 5 to the feedback input I c of the filter F. Connect. The three feedback signals are denoted by A 0j , A 1j and A 2j , respectively.

스위치 S가 도 1에 도시된 바와 같은 위치에 있는 경우, 양자화기 Q3의 3비트 출력은 승산기 M5-M10 및 가산기 B3, B4, B5를 통해 필터 F의 피드백 입력 Ia, Ib, Ic로 피드백된다. 필터 F, 양자화기 Q3 및 3개의 피드백 경로는, 양자화기의 출력 비트만이 직렬화되어야 할 Rebic 계수 q = 3을 갖는 3차 Rebic 변환기를 구성한다. 이것은 전술한 특허 출원에 기술되어 있으며, 여기서, 피드백 신호 AOj, A1j, A2j는 동일한 의미를 갖는다. 도 1에서, 3차 Rebic 구성은 단지 예시의 편리성을 위해 선택된 것이다. 실제로, 보다 우수한 잡음 성형(shaping)을 얻고, 그에 따라, 보다 높은 신호대 잡음비를 얻기 위해, 상당히 높은 차수, 예를 들면, 7차가 선택될 수 있다.When the switch S is in the position as shown in FIG. 1, the 3-bit output of the quantizer Q 3 is fed back through the multipliers M 5 -M 10 and adders B 3 , B 4 , B 5 to the feedback input I a , Feedback to I b , I c . The filter F, the quantizer Q 3 and the three feedback paths constitute a third-order Rebic converter with a Rebic coefficient q = 3 in which only the output bits of the quantizer should be serialized. This is described in the above-mentioned patent application, where the feedback signals A Oj , A 1j , A 2j have the same meaning. In FIG. 1, the tertiary Rebic configuration is chosen only for convenience of illustration. Indeed, considerably higher orders, e.g., seventh order, can be chosen to obtain better noise shaping and thus higher signal-to-noise ratios.

스위치 S의 위치가 변경되는 경우, 양자화기 Q2의 2비트 출력은 승산기 M1-M4 및 가산기 B0-B2를 통해 필터 F의 3개의 피드백 입력으로 피드백된다. 필터 F, 양자화기 Q2 및 3개의 피드백 경로는, q = 2를 갖는 3차 Rebic을 구성한다. 양자화기 Q2의 2개의 출력 비트는 병렬-직렬 변환기 P2로 인가되고, 양자화기 Q3의 3개의 출력 비트는 병렬-직렬 변환기 P3으로 인가된다. 가산기 A는 2개의 병렬-직렬 변환기의 출력 비트를 조합한다. 클럭 주파수 fs의 클럭 펄스는 스위치 R을 통해 2개의 병렬-직렬 변환기로 인가된다. 클럭 펄스 fs 및 스위치 R 및 S에 대한 펄스들은 입력 신호의 샘플 레이트 fs/q와 동기화되는 펄스 발생기(도시도지 않음)로부터 도출된다. 펄스와 신호 사이의 시간 관계가 도 2에 도시되어 있다.When the position of switch S is changed, the 2-bit output of quantizer Q 2 is fed back to the three feedback inputs of filter F through multipliers M 1 -M 4 and adders B 0 -B 2 . The filter F, the quantizer Q 2 and the three feedback paths constitute a third order Rebic with q = 2. Two output bits of the quantizer Q 2 are parallel-to-serial converter P is applied to the 2, 3-bit output of the quantizer Q 3 is a parallel-to-serial converter is applied to P 3. Adder A combines the output bits of the two parallel-to-serial converters. Clock pulses of clock frequency f s are applied to the two parallel-to-serial converters via switch R. Clock pulses f s and pulses for switches R and S are derived from a pulse generator (not shown) that is synchronized with the sample rate f s / q of the input signal. The time relationship between the pulse and the signal is shown in FIG.

이 도면에서, 상부 행 2a는 스위치 R에 인가되는 레이트 fs에서의 일련의 클럭 펄스를 나타내고, 제 2 행 2b는 입력 신호를 디지털화하는데 이용되는 레이트 fs/q에서의 일련의 클럭 펄스를 나타낸다. 행 2a의 클럭 펄스의 5 주기(period)는 행 2b의 클럭 펄스의 2 주기에 대응하며, 따라서 q = 2,5임이 명백할 것이다. 행 2c는 양자화기 Q3에 의해 생성된 3비트 워드를 나타낸다. 이들 워드는 입력 신호 및 필터 F의 레이트와 동일한 레이트 fs/q에서 생성된다. 이하에 도시되는 바와 같이, 이들 출력 워드의 1/2은 출력 신호를 형성하는데 이용될 것이다. 양자화기 Q3의 미사용된 출력 워드는 점선으로 표시된다. 이들 워드는 그의 출력이 로우 패스 필터 F에 대한 피드백 경로로부터 접속해제될 때 Q3에 의해 생성된다.In this figure, upper row 2 a represents a series of clock pulses at rate f s applied to switch R, and second row 2 b represents a series of clock pulses at rate f s / q used to digitize the input signal. Indicates. It will be apparent that five periods of the clock pulses in row 2 a correspond to two periods of the clock pulses in row 2 b , and therefore q = 2,5. Row 2 c represents the 3-bit word generated by quantizer Q 3 . These words are generated at the same rate f s / q as the rate of the input signal and filter F. As shown below, half of these output words will be used to form the output signal. Unused output words of quantizer Q 3 are indicated by a dotted line. These words are generated by Q 3 when its output is disconnected from the feedback path for low pass filter F.

행 2d는 양자화기 Q2로부터의 2비트 워드를 나타내며, 또한 레이트 fs/q를 갖는다. 다시, 점선은 미사용된 워드, 즉, 양자화기 출력이 필터 F에 대한 피드백 경로로부터 접속해제될 때 양자화기 Q2에 의해 생성된 워드를 나타낸다. 양자화기 Q3의 사용 및 미사용된 출력 워드 모두는 3비트 병렬-직렬 변환기 P3에 저장된다. 그 후, 사용된 워드는 레이트 fs에서 가산기 A로 클럭 아웃(clocked out)된다. 마찬가지로, 양자화기 Q2의 사용 및 미사용된 출력 워드는 2비트 병렬-직렬 변환기에 저장되며, 사용된 워드만이 레이트 fs에서 가산기 A로 클럭 아웃된다.Row 2 d represents a 2-bit word from quantizer Q 2 and also has a rate f s / q. Again, the dotted line represents the unused word, that is, the word generated by quantizer Q 2 when the quantizer output is disconnected from the feedback path to filter F. Both the use of the quantizer Q 3 and unused output word is a 3-bit parallel-to-serial converter is stored in the P 3. The used word is then clocked out to adder A at rate f s . Similarly, the used and unused output words of quantizer Q 2 are stored in a 2-bit parallel-to-serial converter, and only used words are clocked out to adder A at rate f s .

도 2의 행 2f는 스위치 S를 제어하는 스위칭 신호를 도시한다. 이 신호가 하이(high)인 경우, Q3의 출력 워드는 필터 F에 대한 피드백을 형성하는데 사용되며, 이 신호가 로우(low)인 경우, Q2의 출력 워드가 이러한 목적을 위해 이용된다. 행 2g는 스위치 R을 제어하는 신호를 도시한다. 이 신호가 하이인 경우, 레이트 fs의 3개의 클럭 펄스가 3비트 병렬-직렬 변환기 P3에 인가되어 그의 내용을 출력 O로 시프트하고, 이 신호가 로우인 경우, 2개의 클럭 펄스가 2비트 병렬-직렬 변환기 P2에 인가되어 그의 내용을 출력으로 시프트한다. 따라서, 양자화기 Q2 및 Q3의 사용된 출력 워드는 교번적으로 직렬화되어, 레이트 fs에서 변환기의 출력 O로 인가된다. 행 2e는 변환기의 출력 O에서의 비트를 도시하며, 비트가 도출되는 워드로 나타내진다. 이러한 행으로부터, 출력 O에서의 비트 레이트는 fs와 동일하고, 교번적으로, 양자화기 Q3으로부터 3비트가 발생되고, 양자화기 Q2로부터 2비트가 발생됨을 알 수 있다. 그러므로, 변환기의 유효 Rebic 계수 q는 2,5이다.Row 2 f of FIG. 2 shows the switching signal that controls switch S. FIG. If this signal is high, the output word of Q 3 is used to form a feedback to filter F, and if this signal is low, the output word of Q 2 is used for this purpose. Row 2 g shows the signal controlling switch R. If this signal is high, three clock pulses of rate f s are applied to the 3-bit parallel-to-serial converter P 3 to shift its contents to output O, and if this signal is low, two clock pulses are two bits. Is applied to the parallel-to-serial converter P 2 to shift its contents to the output. Thus, the used output words of quantizers Q 2 and Q 3 are alternately serialized and applied to the output O of the converter at rate f s . Row 2 e shows the bits at the output O of the converter, represented by the word from which the bits are derived. From this row, it can be seen that the bit rate at the output O is equal to f s, and alternately, three bits are generated from the quantizer Q 3 and two bits are generated from the quantizer Q 2 . Therefore, the effective Rebic coefficient q of the converter is 2,5.

다른 비트 양자화기가 다른 비정수 Rebic 계수를 얻을 수 있다. 바람직하게, 요구되는 q 계수가 정수 n와 n+1 사이인 경우, n 비트 양자화기 및 n+1 비트 양자화기가 이용되는데, 그 회로가 가장 간단하기 때문이다. 출력 시퀀스가 2개의 양자화기로부터 교번적으로 발생될 필요는 없다. 예를 들어, 유효 Rebic 계수 q = 2⅓이 요구되는 경우, 3비트 양자화기의 1개의 직렬화된 출력 워드 이후에 2비트 양자화기의 2개의 직렬화된 출력 워드가 뒤따를 수 있다. 이것은 도 1에 도시된 바와 같은 구성에 의해 구현될 수 있으며, 스위치 R 및 S에 대한 스위칭 신호만이 수정될 필요가 있다. 양자화기의 출력 워드의 스위칭의 고정 시퀀스 대신에, 랜덤 시퀀스가 또한 작업을 완수할 수 있다.Different bit quantizers can obtain different non-integer Rebic coefficients. Preferably, when the required q coefficient is between integers n and n + 1, an n bit quantizer and an n + 1 bit quantizer are used because the circuit is the simplest. The output sequence need not be generated alternately from the two quantizers. For example, if an effective Rebic coefficient q = 2 ms is required, one serialized output word of the 3-bit quantizer may be followed by two serialized output words of the 2-bit quantizer. This can be implemented by the configuration as shown in FIG. 1, only the switching signals for the switches R and S need to be modified. Instead of a fixed sequence of switching of the output words of the quantizer, a random sequence can also accomplish the task.

도 3의 순환적 비트스트림 변환기는 도 1의 부분들과 유사한 다수의 부분들을 가지며, 이들 부분은 도 1에서와 동일한 참조 번호를 갖는다. 몇몇 경우에 있어서, 출력 신호의 샘플 레이트는 입력 신호의 샘플 레이트와 동일한 것이 바람직하다. 따라서, 도 1의 변환기와의 중요한 차이점은, 도 3의 변환기의 입력 신호는 샘플 레이트 fs, 즉, 도 1의 변환기에서의 입력 샘플 레이트보다 높은 Rebic 계수 q에 의한 샘플 레이트를 갖는다는 것이다. 그러므로, 변환기 3의 모든 부분은 이러한 더 높은 샘플 레이트에서 동작할 수 있어야 한다.The circular bitstream converter of FIG. 3 has a number of parts similar to those of FIG. 1, which parts have the same reference numerals as in FIG. 1. In some cases, the sample rate of the output signal is preferably the same as the sample rate of the input signal. Thus, an important difference from the converter of FIG. 1 is that the input signal of the converter of FIG. 3 has a sample rate by the Rebic coefficient q which is higher than the sample rate f s , ie, the input sample rate in the converter of FIG. 1. Therefore, all parts of converter 3 must be able to operate at this higher sample rate.

도 1의 2위치 스위치 Sa, Sb, Sc 대신에, 도 3의 변환기는 5위치 스위치 Va, Vb, Vc를 갖는다. 위치 1에서, 이들 스위치는 가산기 Bo, B1, B2의 출력을 필터 F의 피드백 입력 Ia, Ib, Ic에 각각 접속한다. 위치 4에서, 이들 스위치는 가산기 B3, B4, B5의 출력을 각각의 피드백 입력에 접속한다. 이들 스위치의 위치 2, 3, 5는 아이들(idle)이다.Instead of the two-position switches S a , S b , S c of FIG. 1, the transducer of FIG. 3 has five position switches V a , V b , V c . In position 1, these switches connect the outputs of adders B o , B 1 , B 2 to the feedback inputs I a , I b , I c of filter F, respectively. In position 4, these switches connect the outputs of adders B 3 , B 4 , B 5 to their respective feedback inputs. Positions 2, 3 and 5 of these switches are idle.

양자화기 출력 워드의 병렬-직렬 변환은 단일 비트 시프트 레지스터 X1, X2에 의해 양자화기 Q2에 대해 수행되고, 단일 비트 시프트 레지스터 Y1, Y2, Y3에 의해 양자화기 Q3에 대해 수행된다. 제 2의 5위치 스위치 W는 시프트 레지스터 X1, X2, Y1, Y2, Y3의 출력을 변환기의 출력 O에 각각 접속한다. 2개의 5위치 스위치 V 및 W는 레이트 fs에서 위상 시프트를 가지면서 동기적으로 스위칭함으로써, 스위치 V가 위치 1에 있을 때, 스위치 W가 위치 4에 있도록 한다. Parallel of the quantizer output word-serial conversion for a single-bit shift register X 1, and by the X 2 performed on the quantizer Q 2, a single-bit shift register Y 1, Y 2, a quantizer Q 3 by Y 3 Is performed. The second five-position switch W connects the outputs of the shift registers X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 , Y 3 to the output O of the converter, respectively. The two five-position switches V and W switch synchronously with a phase shift at rate f s so that when switch V is in position 1, switch W is in position 4.

도 3의 변환기의 동작은 도 4에서 명료해진다. 이 도면의 제 1 행은 도 3의 전체 변환기가 동작하는 레이트 fs에서의 클럭 펄스의 시퀀스를 도시한다. 행 4b에서의 수직 줄무늬는 양자화기 Q3의 3비트 출력 워드를 나타내고, 행 4c의 수직 줄무늬는 양자화기 Q2의 2비트 출력 워드를 나타낸다. 그것의 점선 줄무늬는 출력 신호의 생성을 위해 사용되지 않는 Q2 및 Q3의 출력 워드이다. 행 4d는 변환기의 출력 O에서의 출력 비트를 나타낸다. 또한, 도 4에는, 출력 신호의 비트가 도출되는 행 4b 및 4c에 도시된 워드가 나타내진다. 행 4e는 5위치 스위치 V의 위치들의 시퀀스를 도시하고, 행 4f는 5위치 스위치 W의 위치들의 시퀀스를 도시한다.The operation of the transducer of FIG. 3 is clarified in FIG. The first row of this figure shows the sequence of clock pulses at rate f s in which the entire converter of FIG. 3 operates. The vertical stripes in row 4 b represent the 3-bit output words of quantizer Q 3 , and the vertical stripes in row 4 c represent the 2-bit output words of quantizer Q 2 . Its dotted stripes are output words of Q 2 and Q 3 that are not used for generation of the output signal. Row 4 d shows the output bits at the output O of the converter. 4, the words shown in rows 4b and 4c from which bits of the output signal are derived are shown. Row 4 e shows a sequence of positions of the 5 position switch V and row 4 f shows a sequence of positions of the 5 position switch W. FIG.

스위치 V의 위치 1에서, 양자화기 Q2의 2개의 출력 비트가 2개의 시프트 레지스터 위치 X1a 및 X2a에 저장된다. 동시에, 양자화기 Q3의 제 3 비트는 시프트 레지스터 위치 Y3b로부터 위치 Y3c로 시프트되고, 스위치 W는 위치 4에 있기 때문에, 양자화기 Q3의 제 2 비트는 시프트 레지스터 위치 Y2b로부터 출력 O로 판독된다.At position 1 of switch V, two output bits of quantizer Q 2 are stored in two shift register positions X 1 a and X 2 a. At the same time, since the third bit of quantizer Q 3 is shifted from shift register position Y 3 b to position Y 3 c and switch W is in position 4, the second bit of quantizer Q 3 is shift register position Y 2 b. Is read from the output O.

스위치 V의 위치 2에서, 시프트 레지스터 위치 X1a 및 X2a에서의 2개의 Q2 비트는 위치 X1b 및 X2b로 각각 시프트된다. 동시에, 스위치 W는 위치 5에 있기 때문에, 양자화기 Q3으로부터의 제 3 비트는 시프트 레지스터 위치 Y3c로부터 출력 O로 판독된다.In position 2 of switch V, the two Q 2 bits in shift register positions X 1 a and X 2 a are shifted to positions X 1 b and X 2 b, respectively. At the same time, since switch W is in position 5, the third bit from quantizer Q 3 is read into output O from shift register position Y 3 c.

스위치 V의 위치 3(= 스위치 W의 위치 1)에서, Q2로부터의 제 1 비트는 시프트 레지스터 위치 X1b로부터 출력 0로 판독되고, Q2로부터의 제 2 비트는 위치 X2b로부터 X2c로 시프트된다. At position 3 of switch V (= position 1 of switch W), the first bit from Q 2 is read into output 0 from shift register position X 1 b and the second bit from Q 2 is X from position X 2 b Shifted to 2 c.

스위치 V의 위치 4(= 스위치 W의 위치 2)에서, 양자화기 Q3의 3개의 출력 비트는 3개의 시프트 레지스터 위치 Y1a, Y2a, Y3a에 각각 저장된다.In position 4 of switch V (= position 2 of switch W), the three output bits of quantizer Q 3 are stored in three shift register positions Y 1 a, Y 2 a, Y 3 a, respectively.

마지막으로, 스위치 V의 위치 5(= 스위치 W의 위치 3)에서, 위치 Y1a에서의 제 1의 Q3 비트는 출력 O로 판독되고, 제 2 및 제 3 비트는 위치 Y2a 및 Y3a로부터 위치 Y2b 및 Y3b로 각각 시프트된다. 그 후, 주기적인 시퀀스가 반복된다.Finally, in position 5 of switch V (= position 3 of switch W), the first Q 3 bits in position Y 1 a are read into output O, and the second and third bits are positions Y 2 a and Y Shift from 3 a to positions Y 2 b and Y 3 b, respectively. Thereafter, the periodic sequence is repeated.

Claims (4)

다수 비트 디지털 입력 신호를 단일 비트 디지털 출력 신호로 변환하는 순환적 비트스트림 변환기(recursive bit-stream converter)에 있어서,In a recursive bit-stream converter that converts a multi-bit digital input signal into a single bit digital output signal, 피드백 루프에서, 상기 입력 신호를 로우 패스 필터링하여 디지털 필터링된 워드를 생성하는 수단(F)과, 상기 필터링된 워드를 양자화하는 양자화기 수단과, 양자화된 필터링된 워드를 피드백 수단(M1-M10, B0-B5)을 통해 상기 로우 패스 필터링 수단(F)에 인가하는 수단을 포함하고, In a feedback loop, means (F) for low pass filtering the input signal to generate a digitally filtered word, quantizer means for quantizing the filtered word, and quantized filtered word for feedback means (M 1 -M). Means for applying to the low pass filtering means (F) via 10 , B 0 -B 5 , 상기 피드백 루프의 밖에서, 상기 양자화된 필터링된 워드를 병렬-직렬 변환하여 상기 단일 비트 디지털 출력 신호를 생성하는 수단을 더 포함하되,Outside of the feedback loop, further comprising means for parallel-to-serial converting the quantized filtered words to produce the single bit digital output signal, 상기 양자화기 수단은 상이한 비트의 적어도 2개의 양자화기(Q2, Q3)를 포함하며, 그 출력 워드는 연속적으로 병렬-직렬 변환되어(P2, P3) 출력 신호(O)를 생성하고, 동기화되어 상기 피드백 수단에 연속적으로 인가되는 것을 특징으로 하는The quantizer means comprises at least two quantizers Q 2 , Q 3 of different bits, the output words of which are successively parallel-to-serial converted (P 2 , P 3 ) to produce an output signal O and And are synchronized and continuously applied to the feedback means. 순환적 비트스트림 변환기.Circular Bitstream Converter. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양자화기 수단은 2개의 양자화기(Q2, Q3)를 포함하고, 이들 양자화기 중 하나의 비트수는 이들 양자화기 중 다른 하나의 비트수보다 높은 1 유니티 (unity)인 순환적 비트스트림 변환기.The quantizer means comprises two quantizers Q 2 , Q 3 , wherein the number of bits in one of these quantizers is one unity higher than the number of bits in the other of these quantizers. converter. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 변환기는 수퍼 오디오(Super Audio) CD를 위한 코더에서 이용하기 위한 것이고, 상기 양자화기 수단(Q2, Q3)은 상기 변환기의 상기 출력 신호(O)에서의 하나의 직렬화된 워드를 생성시에 교번적으로 동작하는 2비트 양자화기 및 3비트 양자화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환적 비트스트림 변환기.The converter is for use in a coder for a Super Audio CD, the quantizer means (Q 2 , Q 3 ) generating one serialized word in the output signal (O) of the converter. And a 2-bit quantizer and a 3-bit quantizer that alternately operate on the cyclic bitstream converter. 다수 비트 디지털 입력 신호를 단일 비트 디지털 출력 신호로 변환하는 방법에 있어서,A method of converting a multiple bit digital input signal into a single bit digital output signal, 상기 입력 신호는 로우 필터 수단(F)에 의해 로우 패스 필터링되어 디지털 필터링된 워드로 되고, 상기 디지털 필터링된 워드는 양자화기 수단에 의해 양자화되고, 피드백 수단(M1-M10, B0-B5)에 의해 상기 로우 패스 필터 수단으로 피드백되며, The input signal is low pass filtered by the row filter means F to be a digitally filtered word, the digital filtered word is quantized by the quantizer means, and feedback means M 1 -M 10 , B 0 -B 5 ) is fed back to the low pass filter means, 상기 방법에서, 상기 양자화된 필터링된 워드는 병렬-직렬 변환 수단에 의해 상기 단일 비트 디지털 출력 신호로 변환되고,In the method, the quantized filtered word is converted into the single bit digital output signal by parallel to serial conversion means, 상기 양자화기 수단은 상이한 비트의 적어도 2개의 양자화기(Q2, Q3)를 포함 하며, 그 출력 워드는 연속적으로 상기 병렬-직렬 변환 수단(P2, P3)에 의해 출력 신호(O)로 연속적으로 병렬-직렬 변환되고, 동기적으로 상기 로우 패스 필터 수단에 연속적으로 피드백되는 것을 특징으로 하는The quantizer means comprises at least two quantizers Q 2 , Q 3 of different bits, the output words of which are successively outputted by the parallel-to-serial conversion means P 2 , P 3 . Parallel-to-serial conversion, and synchronously fed back to the low pass filter means. 신호 변환 방법.Signal conversion method.
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